1. ミニGCの作り方
中村 成洋
ネットワーク応用通信研究所
Powered by Rabbit 0.5.9

2. 今日の
話

3. 今日の話
簡単なGCの仕組み
GC 分かれ道
MiniGC の紹介
malloc&free の実装
省メモリ化の話
mark&sweep の実装
高速化の話
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4. 簡単なGC
の仕組み

5. Mark&Sweep

6. ルート
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7. Mark
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8. Sweep
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9. GC分
かれ道

10. GC分かれ道
GC対象領域の見つけ方
メモリ領域の管理
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11. GC対象領
域の見つ
け方

12. GC対象領域の見つけ方
ConservativeGC
茨の道
PreciseGC
GCを作るのは簡単
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13. ConservativeGC
ユーザプログラムが現在直接さわれるメモリ
領域(レジスタ、スタック、大域変数）をルート
にする
a = [] <- こんなのがルートに入る
泥臭い事をやらないといけない
レジスタの値を取るためにsetjump使うとか
レジスタウィンドウ(SPARCとか)があったんだった
とか
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14. PreciseGC
ルートは自分で完全に管理
地道に追加
a = [] <- この時にaをルートへ追加
ルートにはオブジェクトを指すポインタしかな
くなる
precise(正確)なGC
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15. GCを作るのは簡単
不明瞭なルートがない(ambiguous roots)
CopyingGCが作れる
空間効率もいい
泥臭い事をしなくてもいい
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16. メモリ領
域の管理

17. メモリ領域の管理
既存のmalloc使う
簡単
自作malloc使う
茨の道
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18. 既存のmallocを使う
Rubyがやっている
mallocでがばっと確保
確保したメモリ領域をGC対象に
ゴミを見つけたらfree
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19. この場合
ライブラリのmalloc&freeの性能を信頼
GCでもメモリ管理をするので二重管理
glibcでのフリーリスト
gc上でのフリーリスト
GC屋は嫌うそうです（え，そうだったのか）
簡単でそこそこの性能
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20. 自作mallocを使う
bdw-gc(boehm gc)他多くのGCライブラリ
が実装
GC_MALLOCでは内部の自作mallocが動
いてメモリ確保
GCでは上記で確保した領域が対象となる
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21. この場合
mallocで管理している領域とGCで管理して
いる領域が同じ
二重管理ではない
性能は自作malloc次第
GC用に特別にチューンする事が可能
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22. でも茨の道すぎ
ライブラリのmallocはとても性能がいい
太刀打ちできない
無理無理
環境依存関係の処理が膨大に
CPU
OS
ifdef地獄
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23. MiniGC
の紹介

24. MiniGCとは
とても小さいGC
ソースコード350行くらい
一応ConservativeなGC
mallocも自作
GC茨道
mark&sweepアルゴリズム
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25. 用途
読んで貰うためのGC
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26. あと
私が作りました！
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27. malloc&free の実装
K&R malloc の焼き直し
Headerにマークフラグを追加
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28. K&R mallocの復習
前の発表の別のスライドへ
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29. GC対象メモリ領域（GCヒー
プ）の作成
sbrkしたものをリンクリストで保持
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30. 今後出来る省メモリ化
Headerを小さく
マークフラグをsizeの下位3bitに入れてしま
う
1Headerあたり4バイト削減
free_listのリンクは割り当てたものから消し
てしまう
コードが死ぬほど読みにくくなるのでやりま
せんが！
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31. ヘッダを潰すのは良くやる手
法
minixのmallocはヘッダを潰しています
実質のヘッダはポインタが一つだけ
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32. mark and sweep の実装
特徴
関数スタックだけを走査
大域変数とかレジスタはやりません
やりたかったら add_rootsで指定
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33. 関数スタック上位と下位の取
得
プログラムを使う前にmini_gc_init()を呼び
出す．
gc前にスタックの一番上を取得
スタックがどっちに伸びてるかは完全に環境
依存
適宜入れ替え
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34. mark
以下の領域をルートとする
関数スタック
add_rootsで定義した領域
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35. sweep
GCヒープ内を走査
Headerを見ながらmini_gc_freeで解放し
ていく
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36. 高速化
マークの際のヘッダ探索
今はリニアサーチ
O(n)
改善方法
treeを組む
ポインタで探索
O(1)でいける
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37. 終わり